Thermodynamics in Materials pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Robert, Dehoff

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2006-3

价格:$ 135.54

装帧:HRD

isbn号码:9780849340659

丛书系列:

图书标签:

• 热力学
• 材料科学
• 相图
• 热力学性质
• 材料热力学
• 平衡
• 吉布斯自由能
• 相变
• 热力学计算
• 材料工程

好的，这是一本关于材料科学中热力学的图书简介，我们将聚焦于其核心内容，避免提及《Thermodynamics in Materials》。 --- 《材料热力学基础与应用》 导论：理解物质行为的基石 本书旨在为材料科学、工程学以及相关领域的研究人员和学生提供一套全面且深入的热力学理论框架，重点关注如何运用这些原理来理解和预测材料在各种条件下的行为。热力学是材料科学的心脏，它决定了材料能否形成、为何稳定以及如何响应外界环境的变化。我们不仅仅是介绍公式，而是着重于如何将这些抽象的数学概念转化为对实际材料系统——从金属合金到聚合物和陶瓷——的深刻洞察。 全书结构严谨，内容涵盖了从经典热力学到统计力学在材料体系中的具体应用，确保读者能够建立起从微观原子尺度到宏观工程性能的完整知识链条。 第一部分：经典热力学基础与相平衡 本部分为理解材料热力学奠定了坚实的基础。我们首先回顾热力学定律，并将其精确地应用于材料系统。 热力学基本概念与定律的重述： 重点解析功、热、内能、焓、熵和吉布斯自由能在材料加工和使用环境中的物理意义。特别强调了熵的概念，阐述其如何支配材料自发转变的方向性，并讨论了处理实验数据时对不确定性的考量。 相律与单组元体系： 深入探讨吉布斯相律的推导及其在单组元系统（如水、纯金属的固-液-气转变）中的应用。详细分析了压力-温度（P-T）相图的构建方法，并着重讲解了临界点、三相点以及亚稳态现象的特征。 多组元体系的热力学： 这是材料科学的核心。我们详细阐述了化学势的概念，如何用它来描述组元在多相、多组分系统中的倾向性。对溶液的热力学进行了详尽的讨论，包括理想溶液和非理想溶液的偏离，引入了活度和过量自由能的概念，这是理解合金化效应的关键。 化学平衡与反应： 系统的阐述了化学反应的平衡条件，包括平衡常数的计算及其与温度的关系（范特霍夫方程）。本书将此应用于材料科学中的重要过程，如氧化还原反应、析出反应和固态扩散中的化学驱动力分析。 第二部分：微观结构演化与相图的构建 本部分将理论热力学与材料的微观结构演变紧密结合，重点关注相图的实际构建和解释。 二元相图的构建与解析： 详尽分析了杠杆原理的实际应用，用于确定多相区中各相的组成和相对量。重点分析了共晶、共熔、包晶等关键反应的特征，并讨论了固溶体的热力学限制，如固溶度极限的温度依赖性。 三元相图的几何表示与解读： 介绍了等温截面图、垂直截面图等表示方法，并详细讲解了如何利用这些图解工具来追踪材料在冷却过程中的相变路径。本书强调了实际冶金工作中三元体系的复杂性与简化模型的重要性。 热力学驱动的微观结构形成： 讨论了形核与长大过程的热力学驱动力。引入了界面能的概念，解释了表面自由能对异质形核的影响。分析了过饱和度如何影响转变的速率和最终的结构形态。 第三部分：统计热力学在材料科学中的应用 为了深化对材料本质的理解，本部分将视角从宏观转向微观，引入统计力学的工具。 配分函数与宏观性质的关联： 阐述了如何利用波尔兹曼分布和统计力学配分函数（配分函数）来计算材料体系的宏观热力学量，如内能、熵和吉布斯自由能。 晶格振动与热容： 详细讨论了晶体中声子理论（Debye模型和Einstein模型）对材料热容和热传导的影响，解释了低温下热容的$ ext{T}^3$依赖性。 点缺陷的热力学： 重点分析了晶体中点缺陷（空位、间隙原子、取代原子）的热力学形成能。解释了缺陷浓度如何通过熵的增加和能量的贡献达到平衡，并讨论了这些缺陷对材料电学和力学性能的间接影响。 随机行走与扩散的热力学： 从热力学势的角度理解扩散过程，解释了扩散系数的温度依赖性，并阐述了扩散驱动力（如化学势梯度）在材料强化、去合金化等过程中的作用。 第四部分：热力学在特定材料体系中的应用 本书的最后一部分将理论应用于具体的材料工程挑战。 热力学与合金设计： 探讨了如何利用相图和化学势来指导新型合金的开发，包括高熵合金的设计原则，以及如何通过控制冷却速率来稳定特定相。 陶瓷和氧化物的热力学： 专门讨论了陶瓷体系中离子键合和高共价性的影响。深入分析了氧化还原反应的热力学驱动力，以及在高温氧化气氛下稳定性的预测。 聚合物的热力学： 讨论了高分子链的构象熵（Random Coil Theory），以及熔融和玻璃化转变的热力学特征。解释了Flory-Huggins理论在聚合物混合物和相分离中的应用。 非平衡态热力学简介： 简要引入非平衡态热力学的概念，探讨了在快速加工过程中（如快速凝固、快速烧结）系统如何偏离热力学平衡，以及这种偏离对最终材料性能的决定性影响。 总结： 本书不仅仅是关于“平衡”状态的探讨，更是关于“驱动力”的解析。通过对热力学原理的系统化和工程化阐述，读者将能够精确地预测材料在不同温度、压力和化学环境下的转变行为，从而在材料的选择、开发和加工过程中做出更优化的决策。本书配有大量实际案例分析和习题，确保理论知识能够有效地转化为解决实际工程问题的能力。

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讲得很细，从最基本的热力学开始讲，但是dehoff这本书中的小错误有点多。

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